ETH Zurich створила квантовий комп'ютер, який використовує звук для зберігання даних

Транспон виконує вентилі над механічними станами за допомогою iSWAP-операцій та взаємодії Джейнса-Каммінгса, з виміряною силою зв'язку g/2π = 296 кГц . Ключовою інновацією став новий протокол для швидких керованих довільних Cϕ-вентилів (двокубітних вентилів з довільною фазою), який досягається завдяки взаємодії кубіта та резонатора поза резонансом. Автори вважають, що цей протокол можна перенести на інші фізичні платформи .

Демонстрація: виконання реальних квантових алгоритмів

Команда продемонструвала універсальний набір вентилів — одно- та двокубітні вентилі з керованою фазою — і виконала два еталонні алгоритми :

• Квантове перетворення Фур'є: ідеальний тест для цієї архітектури, оскільки потребує довільних Cϕ-вентилів та повної зв'язності кубітів. Довгий час когерентності фононних мод HBAR виявився особливо корисним під час простою в алгоритмі .
• Квантовий пошук періоду: ключова підпрограма алгоритму Шора для факторизації цілих чисел, також успішно виконана на цій системі .

Точність вентилів добре узгоджувалася з симуляціями, які враховували похибки підготовки та вимірювання стану, а також неточності iSWAP .

Значення: чому механічна пам'ять важлива

Ця робота є першою демонстрацією програмованої квантової обчислювальної архітектури загального призначення на механічних резонаторах . Її важливість зумовлена ключовими перевагами над звичайною електромагнітною пам'яттю:

• Компактність та щільність зберігання: електромагнітні квантові запам'ятовуючі пристрої (наприклад, копланарні хвилеводні резонатори, 3D-резонатори) є громіздкими та мають обмежений доступ до мод. Чіп HBAR вміщує велику кількість висококогерентних гармонійних мод на значно меншій площі .
• Стабільність та когерентність: механічні (фононні) моди мають довгий внутрішній час когерентності, що робить їх придатними для тимчасового зберігання квантової інформації .
• Шлях до квантової RAM: автори прямо зазначають, що ці результати «прокладають шлях до використання механічних систем для створення ключових компонентів майбутніх квантових технологій, таких як квантові запам'ятовуючі пристрої з довільним доступом (QRAM)» .

Поточні обмеження

Наразі демонстрація обмежена кількістю фононних мод, які можуть взаємодіяти з одним транспон-кубітом. Команда з ETH Zurich активно працює над покращенням часу когерентності, досліджує різні дизайни гібридних архітектур і прискорює зчитування стану транспона .

Підсумок: Чіп ETH Zurich доводить, що гібридна система з надпровідним кубітом та механічною (фононною) пам'яттю здатна виконувати реальні квантові алгоритми. Він утверджує механічні резонатори як життєздатний шлях до компактних квантових запам'ятовуючих пристроїв з високою когерентністю, які долають обмеження простору та зв'язності своїх електромагнітних аналогів.